高層建筑結構抗震設計中的不足及對策分析

徐正

摘要：近十幾年來，全世界的經濟水平突飛猛進，中國作為一個經濟大國在全球整體環境下大大的加快了我國經濟的發展速度。經濟水平的大幅度提高使我國的基礎設施建設得到了很大程度的提高。我國也開始了超高層建筑的發展，在現階段的條件之下我國超高層建筑的發展情況十分良好。由于超高層建筑所耗費的人力、物力、財力極其巨大，一旦出現問題所造成的損失將是不可估算的，所以高層建筑應當做好建筑抗震的相關設計，而且還應該更加嚴格進行監督檢查，這樣才能保證高層建筑的安全。結合近幾年的工程施工經驗，對現在全球的超高層建筑的抗震反應譜進行詳細分析，得出了我國的高層建筑在抗震設計方面所存在的若干問題，對這些問題的解決辦法展開論述，從而對我國現階段的高層建筑的抗震性能進行調整、對抗震設計的方案進行優化等，希望本文可以為高層建筑的相關從業人員起到幫助作用。

關鍵詞：高層；建筑結構；抗震設計；不足；對策

隨著城市人口越來越多建筑越來越趨向中高層化，現在每一個城市都有著許多高層建筑。我們在對建筑進行設計時，要充分考慮到各種環境因素的影響。地震作為一種不能精準預測的災難，我們在進行建筑結構設計時，設計師要將這一點考慮進去。對于我國地理情況要有一定了解，對于地震多發或有幾率發生地震的地區，要充分發揮建筑設計的優點，增強中高層建筑的抗震性能。提高工程建筑的質量確保人民的人身以及財產的健康。

一、高層建筑抗震設計中存在的問題

（一）高層建筑的結構設計專業人才的缺乏

雖然我國高層建筑已經獲得了很大的發展，但是要看到目前我國高層建筑的專業設計人才還很缺乏，在很多國家里，高校中會開設一些關于高層建筑設計的專業課。但是在我國的高校課程體系中，目前開設高層建筑設計相關課程的學校還很少。現階段我國的大部分的高層建筑設計都是由國外的設計專家進行設計的，這十分不利于我國高層建筑的發展。高層建筑的相關專業人才匱乏的現象已經成為了制約我國高層建筑發展的一個十分嚴重的因素。

（二）對高層建筑材料與結構的選用

從我國現階段的建筑著手進行分析，一般的建筑使用的都是鋼筋混凝土結構，對于一般高度的民用建筑，鋼筋混凝土結構很容易的滿足抗震和使用需要，但是建筑高度過高的話，鋼筋混凝土就不能夠滿足高層建筑所需要的抗震強度。在現有的高層建筑當中特別是建筑高度150米以上的高層建筑，在施工的過程中為了保證整體結構的穩定，施工人員經常會采取三層的支撐框鋼架構的方法來進行施工作業。隨著社會科技的發展進步，人們對于鋼鐵的處理能力大大的提升，鋼鐵制品的形態種類也越來越多，世界的鋼鐵產量也在不斷上升。因為這些原因，在我國現階段的高層建筑的設計與施工當中，鋼結構的使用率也是越來越高。在高層建筑中加入了鋼結構這也使得我國的高層建筑的抗震性越來越好。

二、提升高層建筑抗震性能的措施

（一）對建筑場地與環境進行科學分析與選擇

建筑物在建設前，必須要科學選擇建設場地與環境，因為其所處的地理位置、地形、水文等因素，都會對建筑物的抗震性能產生重大的影響。設計人員要對建筑場地、環境等各項條件進行充分調研，如果發現場地存在斷層錯動、陷落等問題，就說明場地屬于危險地段，不能在其上建造各種建筑物，需要另外進行選址。適合建造建筑物的場地，要詳細勘察其地形、地質、水文等情況，并做好詳細的勘查記錄，從而為建筑物的結構設計提供準確的參考。

（二）結合實際優選適宜的建筑結構形式

從整體上來看，建筑結構形式比較多樣，常見的有磚混結構、混凝土結構、鋼結構等，每種結構形式都各有優點和缺點，其抗震性也存在很大的差異。因此，在對建筑物結構進行設計時，要選擇匹配的結構形式，這樣才能有效提升其抗震效果。如果處于相同的條件下，磚混結構形式的建筑物，其抗震性能要弱于混凝土結構，這主要是因磚混結構是以磚砌體作為主體承重材料的，而磚砌體易破碎，而且其自身重量大，一旦發生地震，就容易受到破壞。而混凝土結構是以混凝土作為主體承重材料的，其墻體采用的是輕質填充材料，整體自身重量小，因而在地震中具有較好的穩定性。國外大多采用鋼結構的形式，因為鋼結構生產、施工都比較方便，而且鋼材質具有優良的抗剪、抗拉、抗壓性能，強度與延展性也極佳，采用鋼結構的建筑物，其使用壽命可超過百年。鋼結構的建筑物還具有良好的環保型、可循環利用性及抗震防火性等。

（三）隔震以及消能減震設計科學合理

在進行實際的結構減震設計工作時能夠發現，通過設置適當的效能部件，能使的結構載多震作用下減震到預期的效果。在此情況下，建筑結構仍然在彈性范圍之內進行工作。同時地震發生過程中，結構進行運動的加速度與位移和速度等不良反應大大降低，使得結構部件受到損壞的程度大大減弱，土木工程結構以及整體建筑物保護效果良好。在隔震以及消能減震設計過程當中，需要注意如下幾點內容，第一，在進行地基以及建筑場地的選擇過程中，需要保證地基的密實性高，并且地基的穩定性要強，使地震對建筑的作用能夠大大降低。第二，建筑結構之間存在的差異導致隔振系數也不同，所以進行實際設計工作時需要根據真實情況來進行隔震支座的選擇。第三個抗震的相應構件選擇，需要根據材料的延展性來進行考慮，降低地震對建筑物所產生的損壞以及破壞程度。

（四）抗震結構體系的選擇

在我國中高層建筑中一直使用的都是抗震墻加上抗震結構框架，而不選擇填充墻之類不具有抗震性能的結構。在上述提到的抗震結構中，地震發生時抗震墻會吸收一定的能量，如果此時地震的能量還沒有散播完，結構框架就能夠有效的吸收剩余的能量。由于鋼結構框架具有很好的硬度且框架結構簡單的特點，使得這種體系下的建筑抗震性極優，既保證了抗震性能，建筑也具有很好的強度。所以我們在進行建筑設計時，要結合強度以及抗震性能，針對不同地區有效把握好強度以及抗震性能的需求度，從而使建筑具有良好的抗震性能。

（五）抗震方法分析研究

對于結構相對簡單的體系我們使用底部剪力法進行分析，底部剪力法需要應用地震反應譜理論從而確定結構總地震作用。對于結構相對復雜的體系，我們使用振型分解反應譜法，通過振型疊加原理得到地震的作用效果。其次還有最有效的性方法是彈性時程分析方法。

三、結語：

綜上所述，我們發現在高層建筑的各項性能當中，抗震性能是最為重要的一項性能。建筑設計的相關工作人員在進行高層建筑設計時，一定要全方位多層次的考慮分析，從高層建筑所用的材料、建筑的結構體系等多個方面著手，優化提升我國高層建筑的抗震性能。只有這樣做才能使我國現階段的高層建筑符合國家的抗震規范的規定，保證人民群眾基礎的生命財產安全，最大化的提升我國社會的經濟效益。

參考文獻：

[1]謝天祥.建筑結構工程抗震設計分析[J].居舍，2017（36）：68.

[2]熊琦，鄭小青.超高層建筑結構整體穩定性分析方法研究[J].江西建材，2017（24）：36-37.

[3]陳明.關于建筑結構設計中抗震結構設計問題及策略研究[J].建材與裝飾，2017（52）：102.